JP6697343B2 - Storage element - Google Patents
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Description
本発明は、集電体及び活物質層を含む蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage device including a current collector and an active material layer.
電気化学デバイスの代表例としてリチウムイオンキャパシタがある。リチウムイオンキャパシタの中には、正極、負極、正極と負極とを絶縁するセパレータ、正極に接続された電極端子及び負極に接続された電極端子が捲回された蓄電素子が筒状の収容ケースに収容させたものがある。負極端子は、例えば、ポリイミド等から成る保護テープで覆われている（例えば、特許文献１参照）。 A lithium ion capacitor is a typical example of the electrochemical device. In a lithium ion capacitor, a positive electrode, a negative electrode, a separator that insulates the positive electrode from the negative electrode, an electrode terminal connected to the positive electrode, and an electric storage element in which an electrode terminal connected to the negative electrode is wound are placed in a cylindrical housing case. Some have been housed. The negative electrode terminal is covered with a protective tape made of, for example, polyimide (see, for example, Patent Document 1).
リチウムイオンキャパシタでは、使用前に、予め負極にリチウムイオンがプレドープされる（例えば、特許文献２参照）。プレドープは、例えば、蓄電素子の負極にリチウムイオン供給源が付着され、この蓄電素子が収容ケース内において電解質に浸漬され、電解質に溶けたリチウムイオンが負極にドープされることでなされる。 In a lithium ion capacitor, the negative electrode is pre-doped with lithium ions before use (see, for example, Patent Document 2). The pre-doping is performed, for example, by attaching a lithium ion supply source to the negative electrode of the electricity storage device, immersing the electricity storage device in an electrolyte in a housing case, and doping the negative electrode with lithium ions dissolved in the electrolyte.
しかし、蓄電素子が収容ケースに収容されたリチウムイオンキャパシタでは、リチウムイオン供給源と保護テープとの配置関係に応じて、プレドープ後にリチウムイオンが負極に均一にドープされない可能性がある。 However, in a lithium ion capacitor in which a storage element is housed in a housing case, there is a possibility that lithium ions will not be uniformly doped in the negative electrode after pre-doping, depending on the positional relationship between the lithium ion supply source and the protective tape.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、プレドープ後にリチウムイオンが負極により均一にドープされる蓄電素子を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a power storage device in which lithium ions are uniformly doped with a negative electrode after pre-doping.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蓄電素子は、捲回構造体と、負極端子と、正極端子と、第１保護テープと、リチウム極とを具備する。
捲回構造体は、負極と、正極と、セパレータと、を有する。負極は、負極集電体と前記負極集電体の主面に設けられた負極活物質層とを有する。正極は、正極集電体と前記正極集電体の主面に設けられた正極活物質層とを有する。セパレータは、前記負極と前記正極を絶縁する。
前記負極、前記正極及び前記セパレータは積層されて捲回される。前記負極と前記正極とが前記セパレータにより隔てられる。
前記負極端子は、前記負極集電体に電気的に接続され、前記捲回構造体の捲回中心軸に沿って前記捲回構造体内を延伸し、前記捲回構造体から突出する。
前記正極端子は、前記正極集電体に電気的に接続され、前記捲回中心軸に沿って前記捲回構造体内を延伸し、前記捲回構造体から突出する。
前記第１保護テープは、前記負極端子及び前記負極活物質層を被覆する。
前記リチウム極は、前記負極端子及び前記正極端子の外側に配置され、前記負極集電体に電気的に接続された金属箔と、前記金属箔に選択的に設けられたリチウム層と、を有する。
前記金属箔は、前記リチウム層が設けられた第１領域と、前記リチウム層が設けられていない第２領域と、を有する。前記第２領域と前記捲回中心軸との間に前記第１保護テープが位置している。
このような蓄電素子によれば、第２領域にはリチウム層が設けられてなく、リチウムイオンのプレドープの際に第１保護テープによって遮蔽されるリチウムイオンの量が減少する。これにより、蓄電素子においては、プレドープ後にリチウムイオンが負極により均一にドープされる。
In order to achieve the above object, an electricity storage device according to an aspect of the present invention includes a wound structure, a negative electrode terminal, a positive electrode terminal, a first protective tape, and a lithium electrode.
The wound structure has a negative electrode, a positive electrode, and a separator. The negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer provided on the main surface of the negative electrode current collector. The positive electrode has a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer provided on the main surface of the positive electrode current collector. The separator insulates the negative electrode and the positive electrode.
The negative electrode, the positive electrode, and the separator are laminated and wound. The negative electrode and the positive electrode are separated by the separator.
The negative electrode terminal is electrically connected to the negative electrode current collector, extends in the winding structure along the winding center axis of the winding structure, and protrudes from the winding structure.
The positive electrode terminal is electrically connected to the positive electrode current collector, extends in the wound structure along the winding center axis, and protrudes from the wound structure.
The first protective tape covers the negative electrode terminal and the negative electrode active material layer.
The lithium electrode has a metal foil disposed outside the negative electrode terminal and the positive electrode terminal and electrically connected to the negative electrode current collector, and a lithium layer selectively provided on the metal foil. .
The metal foil has a first region in which the lithium layer is provided and a second region in which the lithium layer is not provided. The first protective tape is located between the second region and the winding center axis.
According to such a power storage device, the lithium layer is not provided in the second region, and the amount of lithium ions shielded by the first protective tape during pre-doping of lithium ions is reduced. As a result, in the electricity storage device, lithium ions are uniformly doped with the negative electrode after pre-doping.
また、上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蓄電素子は、捲回構造体と、負極端子と、正極端子と、第１保護テープと、リチウム極とを具備する。
捲回構造体は、負極と、正極と、セパレータと、を有する。負極は、負極集電体と前記負極集電体の主面に設けられた負極活物質層とを有する。正極は、正極集電体と前記正極集電体の主面に設けられた正極活物質層とを有する。セパレータは、前記負極と前記正極を絶縁する。
前記負極、前記正極及び前記セパレータは積層されて捲回される。前記負極と前記正極とが前記セパレータにより隔てられる。
前記負極端子は、前記負極集電体に電気的に接続され、前記捲回構造体の捲回中心軸に沿って前記捲回構造体内を延伸し、前記捲回構造体から突出する。
前記正極端子は、前記正極集電体に電気的に接続され、前記捲回中心軸に沿って前記捲回構造体内を延伸し、前記捲回構造体から突出する。
前記第１保護テープは、前記負極端子及び前記負極活物質層を被覆する。
前記リチウム極は、前記負極端子及び前記正極端子の外側に配置され、前記負極集電体に電気的に接続された金属箔と、前記金属箔に選択的に設けられたリチウム層と、を有する。
前記金属箔は、前記リチウム層が設けられた第１領域及び第２領域を有し、前記第２領域に設けられた前記リチウム層の厚さは、前記第１領域に設けられた前記リチウム層の厚さよりも薄い。前記第２領域と前記捲回中心軸との間に前記第１保護テープが位置している。
このような蓄電素子によれば、第２領域に設けられたリチウム層の厚さは、第１領域に設けられたリチウム層の厚さより薄く、リチウムイオンのプレドープの際に第１保護テープによって遮蔽されるリチウムイオンの量が減少する。これにより、蓄電素子においては、プレドープ後にリチウムイオンが負極により均一にドープされる。
Further, in order to achieve the above object, the electricity storage device according to one embodiment of the present invention includes a wound structure, a negative electrode terminal, a positive electrode terminal, a first protective tape, and a lithium electrode.
The wound structure has a negative electrode, a positive electrode, and a separator. The negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer provided on the main surface of the negative electrode current collector. The positive electrode has a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer provided on the main surface of the positive electrode current collector. The separator insulates the negative electrode and the positive electrode.
The negative electrode, the positive electrode, and the separator are laminated and wound. The negative electrode and the positive electrode are separated by the separator.
The negative electrode terminal is electrically connected to the negative electrode current collector, extends in the winding structure along the winding center axis of the winding structure, and protrudes from the winding structure.
The positive electrode terminal is electrically connected to the positive electrode current collector, extends in the wound structure along the winding center axis, and protrudes from the wound structure.
The first protective tape covers the negative electrode terminal and the negative electrode active material layer.
The lithium electrode has a metal foil disposed outside the negative electrode terminal and the positive electrode terminal and electrically connected to the negative electrode current collector, and a lithium layer selectively provided on the metal foil. ..
The metal foil has a first region and a second region provided with the lithium layer, and the thickness of the lithium layer provided in the second region is the lithium layer provided in the first region. Thinner than. The first protective tape is located between the second region and the winding center axis.
According to such an electricity storage device, the thickness of the lithium layer provided in the second region is smaller than the thickness of the lithium layer provided in the first region, and the lithium layer is shielded by the first protective tape during pre-doping of lithium ions. The amount of lithium ions that are removed is reduced. As a result, in the electricity storage device, lithium ions are uniformly doped with the negative electrode after pre-doping.
上記の蓄電素子においては、前記捲回構造体の捲回方向において、前記第２領域の幅は、前記第１保護テープの幅の半分以上でもよい。
これにより、蓄電素子においては、プレドープの際、第１保護テープによるリチウムイオンの遮蔽が抑制されて、リチウムイオンの偏在が抑制される。
In the above electricity storage device, the width of the second region in the winding direction of the wound structure may be at least half the width of the first protective tape.
Thereby, in the electricity storage device, during pre-doping, shielding of lithium ions by the first protective tape is suppressed, and uneven distribution of lithium ions is suppressed.
上記の蓄電素子においては、前記負極端子と前記負極集電体とを介して前記第１保護テープに対向する第２保護テープをさらに具備してもよい。
前記第１保護テープは、前記第２保護テープと前記捲回中心軸との間に位置してもよい。
これにより、蓄電素子においては、第２保護テープによっても負極端子が保護される。
The above electricity storage device may further include a second protective tape that faces the first protective tape via the negative electrode terminal and the negative electrode current collector.
The first protective tape may be located between the second protective tape and the winding central axis.
As a result, in the power storage element, the negative electrode terminal is also protected by the second protective tape.
上記の蓄電素子においては、前記捲回方向において、前記第２領域の幅は、前記第２保護テープの幅の半分以上であってもよい。
これにより、蓄電素子においては、プレドープの際、第２保護テープによるリチウムイオンの遮蔽が抑制されて、リチウムイオンの偏在が抑制される。
In the above electricity storage device, the width of the second region in the winding direction may be at least half the width of the second protective tape.
Thus, in the electricity storage device, during pre-doping, the shielding of lithium ions by the second protective tape is suppressed, and uneven distribution of lithium ions is suppressed.
以上述べたように、本発明によれば、リチウムイオンが負極により均一にドープされる蓄電素子が提供される。 As described above, according to the present invention, there is provided a power storage device in which lithium ions are uniformly doped with the negative electrode.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. XYZ axis coordinates may be introduced into each drawing.
[電気化学デバイスの概要]
本実施形態に係る電気化学デバイス１００の概要を以下に説明する。本実施形態で例示される電気化学デバイスは、リチウムイオンキャパシタである。電気化学デバイス１００に含まれる蓄電素子１１０Ａの詳細については、後述する。
[Summary of electrochemical devices]
The outline of the electrochemical device 100 according to this embodiment will be described below. The electrochemical device exemplified in this embodiment is a lithium ion capacitor. Details of the electricity storage device 110A included in the electrochemical device 100 will be described later.
図１は、本実施形態に係る電気化学デバイス１００の外観を示す模式的斜視図である。
図１に示す電気化学デバイス１００においては、蓄電素子１１０Ａが収容ケース１２０に収容されている。収容ケース１２０内には、蓄電素子１１０Ａと共に電解液（不図示）が充填されている。電気化学デバイス１００においては、蓄電素子１１０Ａが電解液に浸漬されている。蓄電素子１１０Ａの上には、蓋（不図示）が設けられ、電解液は、収容ケース１２０及び蓋により封止されている。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an appearance of an electrochemical device 100 according to this embodiment.
In the electrochemical device 100 shown in FIG. 1, a storage element 110A is housed in a housing case 120. The storage case 120 is filled with an electrolytic solution (not shown) together with the electricity storage device 110A. In the electrochemical device 100, the electricity storage device 110A is immersed in the electrolytic solution. A lid (not shown) is provided on the power storage element 110A, and the electrolytic solution is sealed by the housing case 120 and the lid.
蓄電素子１１０Ａが電解液に浸漬された電気化学デバイス１００ではプレドープが終了している。例えば、電解液に浸漬される前の蓄電素子１１０Ａは、リチウムイオン供給源を具備する（後述）。そして、蓄電素子１１０Ａが電解質に浸漬されると、リチウムイオン供給源から電解質にリチウムイオンが溶け、リチウムイオンが蓄電素子１１０Ａの負極にドープされる。 Pre-doping is completed in the electrochemical device 100 in which the electricity storage device 110A is immersed in the electrolytic solution. For example, the electricity storage device 110A before being immersed in the electrolytic solution includes a lithium ion supply source (described later). Then, when power storage element 110A is immersed in the electrolyte, lithium ions are dissolved from the lithium ion supply source into the electrolyte, and lithium ions are doped into the negative electrode of power storage element 110A.
[蓄電素子の構成]
図２は、本実施形態に係る蓄電素子１１０Ａを示す模式的斜視図である。
図２に示すように、蓄電素子１１０Ａは、負極１３０、正極１４０、負極端子１３１、正極端子１４１、捲回芯１１２、セパレータ１５０及びリチウム極１８０を具備する。図２に例示された蓄電素子１１０Ａは、プレドープ前の蓄電素子である。負極１３０は、リチウムイオンが吸蔵可能な電極である。正極１４０は、分極性電極である。このような蓄電素子では、プレドープ後、リチウムイオンがより均一に負極にドープされることが理想とされる。
[Structure of power storage element]
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the electricity storage device 110A according to the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the electricity storage device 110A includes a negative electrode 130, a positive electrode 140, a negative electrode terminal 131, a positive electrode terminal 141, a winding core 112, a separator 150, and a lithium electrode 180. The electricity storage device 110A illustrated in FIG. 2 is an electricity storage device before pre-doping. The negative electrode 130 is an electrode capable of storing lithium ions. The positive electrode 140 is a polarizable electrode. In such an electricity storage device, it is ideal that lithium ions are more uniformly doped into the negative electrode after pre-doping.
本実施形態では、捲回芯１１２が延伸する方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向に垂直な方向である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に垂直な方向である。捲回芯１１２が延伸する方向（捲回中心軸に平行な方向）は、負極端子１３１及び正極端子１４１が延伸する方向でもある。また、蓄電素子１１０Ａにおいては、捲回中心軸Ｃ１から蓄電素子１１０Ａの外周に向かう方向を外側方向、その逆方向を内側方向とする。本実施形態において、蓄電素子１１０Ａが捲回芯１１２を設けない構造も含まれる。 In this embodiment, the direction in which the wound core 112 extends is the Z-axis direction. The X-axis direction is a direction perpendicular to the Z-axis direction. The Y-axis direction is a direction perpendicular to the X-axis direction and the Z-axis direction. The direction in which the winding core 112 extends (the direction parallel to the winding center axis) is also the direction in which the negative electrode terminal 131 and the positive electrode terminal 141 extend. In the electricity storage device 110A, the direction from the winding center axis C1 toward the outer periphery of the electricity storage device 110A is the outer direction, and the opposite direction is the inner direction. In the present embodiment, a structure in which the electricity storage device 110A does not have the winding core 112 is also included.
負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０は、捲回芯１１２から外側に向かって積層されている。セパレータ１５０は、正極１４０と負極１３０とを隔てる。セパレータ１５０は、負極１３０と正極１４０とを絶縁する。負極１３０及び正極１４０は、ともに捲回芯１１２の回りに捲回されている。セパレータ１５０は、負極１３０と正極１４０との間に配置されている。つまり、セパレータ１５０も、捲回芯１１２の回りに捲回されている。本実施形態では、負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０を含む構造体を捲回構造体１１１とする。 The negative electrode 130, the positive electrode 140, and the separator 150 are stacked from the winding core 112 toward the outside. The separator 150 separates the positive electrode 140 and the negative electrode 130. The separator 150 insulates the negative electrode 130 and the positive electrode 140. Both the negative electrode 130 and the positive electrode 140 are wound around the winding core 112. The separator 150 is arranged between the negative electrode 130 and the positive electrode 140. That is, the separator 150 is also wound around the winding core 112. In this embodiment, the structure including the negative electrode 130, the positive electrode 140, and the separator 150 is the wound structure 111.
負極端子１３１は、負極１３０に電気的に接続されている。負極端子１３１は、捲回構造体１１１の捲回中心軸Ｃ１に沿って捲回構造体１１１内を延伸する。負極端子１３１は、捲回構造体１１１から突出している。正極端子１４１は、正極１４０に電気的に接続される。正極端子１４１は、正極１４０に電気的に接続されている。正極端子１４１は、捲回中心軸Ｃ１に沿って捲回構造体１１１内を延伸する。正極端子１４１は、捲回構造体１１１から突出する。正極端子１４１は、負極端子１３１と同じ向きに捲回構造体１１１から突出している。負極端子１３１及び正極端子１４１は、例えば、銅、アルミニウム、鉄等の少なくとも１つを含む。負極端子１３１は、例えば、銅端子である。正極端子１４１は、例えば、アルミニウム端子である。 The negative electrode terminal 131 is electrically connected to the negative electrode 130. The negative electrode terminal 131 extends inside the winding structure 111 along the winding center axis C1 of the winding structure 111. The negative electrode terminal 131 projects from the wound structure 111. The positive electrode terminal 141 is electrically connected to the positive electrode 140. The positive electrode terminal 141 is electrically connected to the positive electrode 140. The positive electrode terminal 141 extends inside the wound structure 111 along the winding center axis C1. The positive electrode terminal 141 projects from the wound structure 111. The positive electrode terminal 141 projects from the winding structure 111 in the same direction as the negative electrode terminal 131. The negative electrode terminal 131 and the positive electrode terminal 141 include, for example, at least one of copper, aluminum, iron and the like. The negative electrode terminal 131 is, for example, a copper terminal. The positive electrode terminal 141 is, for example, an aluminum terminal.
保護テープ１６１（第１保護テープ）は、負極端子１３１を被覆する。保護テープ１６１は、捲回方向Ｄｒにおいて幅１６１ｗを有する。捲回方向Ｄｒは、捲回中心軸Ｃ１の周りに、負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０が捲回されている方向である。また、蓄電素子１１０Ａは、保護テープ１６１に対向する保護テープ１６２（第２保護テープ）をさらに具備する。保護テープ１６１は、保護テープ１６２と捲回中心軸Ｃ２との間に位置している。保護テープ１６２は、捲回方向Ｄｒにおいて幅１６２ｗを有する。 The protective tape 161 (first protective tape) covers the negative electrode terminal 131. The protective tape 161 has a width 161w in the winding direction Dr. The winding direction Dr is a direction in which the negative electrode 130, the positive electrode 140, and the separator 150 are wound around the winding central axis C1. In addition, the electricity storage device 110A further includes a protective tape 162 (second protective tape) that faces the protective tape 161. The protective tape 161 is located between the protective tape 162 and the winding center axis C2. The protective tape 162 has a width 162w in the winding direction Dr.
リチウム極１８０は、負極１３０に電気的に接続されている。リチウム極１８０は、負極端子１３１及び正極端子１４１の外側に配置されている。図２の例では、リチウム極１８０によって捲回構造体１１１が囲まれている。リチウム極１８０は、例えば、金属箔と、リチウム層とを有する。リチウム層は、金属箔に選択的に設けられている（後述）。図２の例では、リチウム極１８０がセパレータ１５０から露出されているが、リチウム極１８０がセパレータ１５０によって囲まれてもよい。 The lithium electrode 180 is electrically connected to the negative electrode 130. The lithium electrode 180 is arranged outside the negative electrode terminal 131 and the positive electrode terminal 141. In the example of FIG. 2, the wound structure 111 is surrounded by the lithium electrode 180. The lithium electrode 180 has, for example, a metal foil and a lithium layer. The lithium layer is selectively provided on the metal foil (described later). In the example of FIG. 2, the lithium electrode 180 is exposed from the separator 150, but the lithium electrode 180 may be surrounded by the separator 150.
蓄電素子１１０Ａの構造をさらに詳細に説明する。
図３は、本実施形態に係る蓄電素子１１０ＡのＸ−Ｙ平面における模式的断面図である。
図４（ａ）は、図３におけるＡ１−Ａ２線における模式的断面図である。図４（ｂ）は、図３に例示された負極端子１３１付近を拡大した模式的断面図である。
The structure of power storage element 110A will be described in more detail.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view on the XY plane of the electricity storage device 110A according to the present embodiment.
FIG. 4A is a schematic cross-sectional view taken along the line A1-A2 in FIG. FIG. 4B is a schematic sectional view in which the vicinity of the negative electrode terminal 131 illustrated in FIG. 3 is enlarged.
負極１３０は、負極集電体１３２と、負極活物質層１３３とを有する。負極活物質層１３３は、負極集電体１３２の主面１３２ａ及び主面１３２ｂに設けられている。負極集電体１３２には、負極端子１３１が電気的に接続されている。例えば、負極活物質層１３３の一部は、負極集電体１３２の主面１３２ａから剥離され、負極端子１３１は、この剥離した部分の負極集電体１３２に接続されている。 The negative electrode 130 includes a negative electrode current collector 132 and a negative electrode active material layer 133. The negative electrode active material layer 133 is provided on the main surface 132a and the main surface 132b of the negative electrode current collector 132. The negative electrode terminal 131 is electrically connected to the negative electrode current collector 132. For example, a part of the negative electrode active material layer 133 is separated from the main surface 132a of the negative electrode current collector 132, and the negative electrode terminal 131 is connected to the separated part of the negative electrode current collector 132.
負極端子１３１及び負極端子１３１付近の負極活物質層１３３は、保護テープ１６１により被覆されている。これにより、上記の表出した負極集電体１３２は、保護テープ１６１により封止される。 The negative electrode terminal 131 and the negative electrode active material layer 133 near the negative electrode terminal 131 are covered with a protective tape 161. As a result, the exposed negative electrode current collector 132 is sealed with the protective tape 161.
保護テープ１６１は、負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０を介して捲回芯１１２に対向する。プレドープの際には、負極端子１３１が電解液に直接晒される。このとき、負極端子１３１が保護テープ１６１で被覆されていないと、リチウムが負極端子１３１に優先的に析出する場合がある。このため、負極端子１３１は、電解液から遮断されるように保護テープ１６１により被覆されていることが好ましい。 The protective tape 161 faces the winding core 112 via the negative electrode 130, the positive electrode 140, and the separator 150. During pre-doping, the negative electrode terminal 131 is directly exposed to the electrolytic solution. At this time, if the negative electrode terminal 131 is not covered with the protective tape 161, lithium may preferentially deposit on the negative electrode terminal 131. Therefore, the negative electrode terminal 131 is preferably covered with the protective tape 161 so as to be shielded from the electrolytic solution.
また、負極端子１３１は、捲回芯１１２とは反対側から別の保護テープ１６２で覆われてもよい。保護テープ１６２は、負極端子１３１と負極集電体１３２とを介して保護テープ１６１に対向している。例えば、負極端子１３１が負極集電体１３２に針かしめによって接合された場合、針部材が負極集電体１３２の裏側及びこの裏側に設けられた負極活物質層１３３を突き抜ける。この場合、この突き抜けた部分の針部材を保護テープ１６２によって被覆することにより、針部材へのリチウム析出が抑えられる。また、保護テープ１６１、１６２は、負極端子１３１及び針部材が隣り合う負極活物質層１３３に直接当接することを避けるための保護膜としても機能する。 The negative electrode terminal 131 may be covered with another protective tape 162 from the side opposite to the winding core 112. The protective tape 162 faces the protective tape 161 via the negative electrode terminal 131 and the negative electrode current collector 132. For example, when the negative electrode terminal 131 is joined to the negative electrode current collector 132 by needle crimping, the needle member penetrates the back side of the negative electrode current collector 132 and the negative electrode active material layer 133 provided on this back side. In this case, by covering the protruding needle member with the protective tape 162, lithium deposition on the needle member is suppressed. Further, the protective tapes 161 and 162 also function as protective films for preventing the negative electrode terminal 131 and the needle member from directly contacting the adjacent negative electrode active material layer 133.
正極１４０は、正極集電体１４２と、正極活物質層１４３とを有する。正極活物質層１４３は、正極集電体１４２の主面１４２ａと主面１４２ｂとに設けられている。正極集電体１４２には、正極端子１４１が電気的に接続されている。例えば、正極集電体１４２の主面１４２ａ上の正極活物質層１４３の一部が剥離されている。正極端子１４１は、この剥離した部分の正極集電体１４２に接続されている。正極端子１４１及び正極端子１４１付近の正極活物質層１４３及び正極端子１４１を正極集電体１４２に接合させた針部材は、保護テープにより被覆してもよい。 The positive electrode 140 includes a positive electrode current collector 142 and a positive electrode active material layer 143. The positive electrode active material layer 143 is provided on the main surface 142a and the main surface 142b of the positive electrode current collector 142. A positive electrode terminal 141 is electrically connected to the positive electrode current collector 142. For example, a part of the positive electrode active material layer 143 on the main surface 142a of the positive electrode current collector 142 is peeled off. The positive electrode terminal 141 is connected to the positive electrode current collector 142 in the separated portion. The needle member in which the positive electrode terminal 141, the positive electrode active material layer 143 near the positive electrode terminal 141, and the positive electrode terminal 141 are bonded to the positive electrode current collector 142 may be covered with a protective tape.
セパレータ１５０は、セパレータ１５０ａ及びセパレータ１５０ｂを有する。セパレータ１５０ａ及びセパレータ１５０ｂは、負極１３０と正極１４０とを絶縁する。セパレータ１５０ａとセパレータ１５０ｂは、負極１３０と正極１４０を隔て、電解液中に含まれるイオンを透過する。本実施形態では、セパレータ１５０ａ及びセパレータ１５０ｂを総括的にセパレータ１５０とする。また、セパレータ１５０ａ及びセパレータ１５０ｂは、連続した一体のセパレータであってもよい。 The separator 150 has a separator 150a and a separator 150b. The separator 150a and the separator 150b insulate the negative electrode 130 and the positive electrode 140. The separator 150a and the separator 150b separate the negative electrode 130 and the positive electrode 140, and permeate | transmit the ion contained in electrolyte solution. In this embodiment, the separator 150a and the separator 150b are collectively referred to as the separator 150. Further, the separator 150a and the separator 150b may be a continuous, integrated separator.
負極１３０、正極１４０及びセパレータ１５０が捲回された蓄電素子１１０Ａにおいては、負極集電体１３２の主面１３２ａと、正極集電体１４２の主面１４２ａとが捲回内側の面になっている。また、負極集電体１３２の主面１３２ｂと正極集電体１４２の主面１４２ｂとが捲回外側の面になっている。 In the electricity storage device 110A in which the negative electrode 130, the positive electrode 140, and the separator 150 are wound, the main surface 132a of the negative electrode current collector 132 and the main surface 142a of the positive electrode current collector 142 are wound inner surfaces. .. Further, the main surface 132b of the negative electrode current collector 132 and the main surface 142b of the positive electrode current collector 142 are the winding outer surfaces.
リチウム極１８０は、負極端子１３１及び正極端子１４１の外側に配置されている。捲回構造体１１１においては、最も捲回外側（最外周）の電極が負極１３０となり、この最も捲回外側の負極集電体１３２にリチウム極１８０が接続されている。リチウム極１８０は、例えば、捲回構造体１１１を囲むように配置されている。リチウム極１８０は、金属箔１８１と、リチウム層１８３とを有する。金属箔１８１は、例えば、銅（Ｃｕ）を含む。金属箔１８１は、例えば、銅箔である。リチウム層１８３は、金属箔１８１に選択的に設けられている。リチウム層１８３は、例えば、リチウム箔等である。リチウム層１８３の量は、リチウムイオンのプレドープにおいて負極活物質層１３３にドープ可能な程度に調整される。 The lithium electrode 180 is arranged outside the negative electrode terminal 131 and the positive electrode terminal 141. In the wound structure 111, the outermost wound (outermost) electrode is the negative electrode 130, and the lithium electrode 180 is connected to the outermost wound negative electrode current collector 132. The lithium electrode 180 is arranged so as to surround the wound structure 111, for example. The lithium electrode 180 has a metal foil 181 and a lithium layer 183. The metal foil 181 contains, for example, copper (Cu). The metal foil 181 is, for example, a copper foil. The lithium layer 183 is selectively provided on the metal foil 181. The lithium layer 183 is, for example, a lithium foil or the like. The amount of the lithium layer 183 is adjusted to such an extent that the negative electrode active material layer 133 can be doped by pre-doping with lithium ions.
金属箔１８１は、負極集電体１３２に電気的に接続されている。例えば、金属箔１８１は、負極集電体１３２に針かしめ、溶接等により接合されている。金属箔１８１は、捲回構造体１１１の外側において、捲回構造体１１１を一周りするように配置されている。金属箔１８１においては、その主面１８１ａが捲回内側の面になり、主面１８１ｂが捲回外側の面になっている。金属箔１８１のＺ軸方向における幅は、例えば、負極集電体１３２のＺ軸方向における幅と同じである。 The metal foil 181 is electrically connected to the negative electrode current collector 132. For example, the metal foil 181 is joined to the negative electrode current collector 132 by needle crimping, welding, or the like. The metal foil 181 is arranged outside the wound structure 111 so as to go around the wound structure 111 once. In the metal foil 181, the main surface 181a is the inner surface of the winding, and the main surface 181b is the outer surface of the winding. The width of the metal foil 181 in the Z-axis direction is, for example, the same as the width of the negative electrode current collector 132 in the Z-axis direction.
金属箔１８１は、リチウム層１８３が設けられた第１領域ＡＲ１と、リチウム層１８３が設けられていない第２領域ＡＲ２と、を有する。例えば、リチウム層１８３は、金属箔１８１の主面１８１ａにおいて、第１領域ＡＲ１に設けられ、第２領域ＡＲ２には設けられていない。リチウム層１８３のＺ軸方向における幅は、例えば、金属箔１８１のＺ軸方向における幅と同じか、金属箔１８１のＺ軸方向における幅よりも狭い。 The metal foil 181 has a first area AR1 provided with the lithium layer 183 and a second area AR2 not provided with the lithium layer 183. For example, the lithium layer 183 is provided in the first region AR1 and not in the second region AR2 on the main surface 181a of the metal foil 181. The width of the lithium layer 183 in the Z-axis direction is, for example, the same as the width of the metal foil 181 in the Z-axis direction or smaller than the width of the metal foil 181 in the Z-axis direction.
リチウム層１８３が設けられていない第２領域ＡＲ２は、負極端子１３１の外側（背後）に位置している。保護テープ１６１は、第２領域ＡＲ２と捲回中心軸Ｃ１との間に位置している。すなわち、蓄電素子１１０Ａにおいては、捲回中心軸Ｃ１から、捲回芯１１２、保護テープ１６１、負極端子１３１、保護テープ１６１及び第２領域ＡＲ２の順に並ぶ。 The second region AR2 where the lithium layer 183 is not provided is located outside (rear) of the negative electrode terminal 131. The protective tape 161 is located between the second area AR2 and the winding center axis C1. That is, in the electricity storage device 110A, the winding core 112, the protective tape 161, the negative electrode terminal 131, the protective tape 161, and the second region AR2 are arranged in this order from the winding central axis C1.
リチウム層１８３は、負極活物質層１３３にリチウムイオンをプレドープする際のリチウムイオン供給源として機能する。このため、リチウム層１８３は、捲回外側の主面１８１ｂに設けられるよりも、捲回内側の主面１８１ａに設けられた方が好ましい。これにより、プレドープの際、リチウムイオンが金属箔１８１によって遮られることなく、金属箔１８１の主面１８１ａから電解液を通じて捲回構造体１１１内に拡散する。なお、リチウム層１８３を主面１８１ｂに設ける場合は、リチウムイオンが金属箔１８１を貫通すように金属箔１８１に複数の貫通孔を形成してもよい。 The lithium layer 183 functions as a lithium ion supply source when the negative electrode active material layer 133 is pre-doped with lithium ions. Therefore, the lithium layer 183 is preferably provided on the main surface 181a on the inner side of the winding, rather than on the main surface 181b on the outer side of the winding. Thus, during pre-doping, lithium ions are diffused into the wound structure 111 from the main surface 181a of the metal foil 181 through the electrolytic solution without being blocked by the metal foil 181. When the lithium layer 183 is provided on the main surface 181b, a plurality of through holes may be formed in the metal foil 181 so that lithium ions penetrate the metal foil 181.
リチウム極１８０と正極１４０との間には、セパレータ１５０ａが配置されている。これにより、リチウム極１８０は、正極１４０から絶縁されている。また、本実施形態においては、リチウム極１８０が必ずしも捲回構造体１１１を囲むように配置されている必要はない。例えば、リチウム極１８０は、負極端子１３１及び正極端子１４１の外側であれば、捲回構造体１１１中に配置されてもよい。但し、リチウム極１８０は、負極１３０に電気的に接続されている。 A separator 150a is arranged between the lithium electrode 180 and the positive electrode 140. As a result, the lithium electrode 180 is insulated from the positive electrode 140. Further, in the present embodiment, the lithium electrode 180 does not necessarily have to be arranged so as to surround the wound structure 111. For example, the lithium electrode 180 may be arranged in the wound structure 111 as long as it is outside the negative electrode terminal 131 and the positive electrode terminal 141. However, the lithium electrode 180 is electrically connected to the negative electrode 130.
図５は、本実施形態に係る保護テープ１６１、１６２の幅と第２領域ＡＲ２の幅との関係を説明する模式的断面図である。図５では、蓄電素子１１０Ａが簡略化して示され、その一部が省略されている。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the relationship between the widths of the protective tapes 161 and 162 and the width of the second area AR2 according to this embodiment. In FIG. 5, 110 A of electric storage elements are simplified and shown, and the one part is abbreviate | omitted.
上述したように、金属箔１８１は、リチウム層１８３が設けられた第１領域ＡＲ１と、リチウム層１８３が設けられていない第２領域ＡＲ２と、を有する。捲回方向Ｄｒにおける第２領域ＡＲ２の幅は、特に限定されないが、捲回方向Ｄｒにおける保護テープ１６１の幅１６１ｗの半分以上である。また、捲回方向Ｄｒにおける第２領域ＡＲ２の幅は、捲回方向Ｄｒにおける保護テープ１６２の幅１６２ｗの半分以上である。また、捲回方向Ｄｒにおいて、保護テープ１６２の幅１６２ｗは、例えば、保護テープ１６１の幅１６１ｗと同じである。 As described above, the metal foil 181 has the first region AR1 in which the lithium layer 183 is provided and the second region AR2 in which the lithium layer 183 is not provided. The width of the second region AR2 in the winding direction Dr is not particularly limited, but is at least half the width 161w of the protective tape 161 in the winding direction Dr. The width of the second region AR2 in the winding direction Dr is more than half the width 162w of the protective tape 162 in the winding direction Dr. Further, in the winding direction Dr, the width 162w of the protective tape 162 is the same as the width 161w of the protective tape 161, for example.
例えば、捲回中心軸Ｃ１から第２領域ＡＲ２の両端に引いた線がなす角θ２は、捲回中心軸Ｃ１から保護テープ１６１の両端に引いた線がなす角θ１の半分以上である。図５の例では、第２領域ＡＲ２の中心ＡＲ２ｃ、負極端子１３１及び捲回中心軸Ｃ１は、一列状に並んでいる。本実施形態においては、捲回中心軸Ｃ１から負極端子１３１に向かう方向において、第２領域ＡＲ２の少なくとも一部が重なってもよい。 For example, the angle θ2 formed by the line drawn from the winding center axis C1 to both ends of the second region AR2 is more than half the angle θ1 formed by the line drawn from the winding center axis C1 to both ends of the protective tape 161. In the example of FIG. 5, the center AR2c of the second region AR2, the negative electrode terminal 131, and the winding center axis C1 are arranged in a line. In the present embodiment, at least a part of the second region AR2 may overlap in the direction from the winding center axis C1 toward the negative electrode terminal 131.
蓄電素子１１０Ａの材料の具体例について説明する。
負極集電体１３２は、例えば、金属箔でよい。金属箔には、複数の貫通孔が設けられてもよい。負極集電体１３２は、例えば、銅箔等でもよい。負極活物質層１３３に含まれる負極活物質は、電解液中のリチウムイオンを吸蔵可能な材料であり、例えば難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、グラファイトやソフトカーボン等の炭素系材料でもよい。負極活物質層１３３は、負極活物質がバインダ樹脂と混合されたものでもよく、さらに導電助剤を含んでもよい。例えば、負極活物質層１３３は、上記の活物質、導電助剤及び合成樹脂のスラリー状の混合物を塗布してシート状に形成し、それを裁断したものである。
A specific example of the material of the power storage element 110A will be described.
The negative electrode current collector 132 may be, for example, a metal foil. A plurality of through holes may be provided in the metal foil. The negative electrode current collector 132 may be, for example, a copper foil or the like. The negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer 133 is a material capable of storing lithium ions in the electrolytic solution, and may be a carbon material such as non-graphitizable carbon (hard carbon), graphite or soft carbon. The negative electrode active material layer 133 may be a mixture of a negative electrode active material and a binder resin, and may further contain a conductive additive. For example, the negative electrode active material layer 133 is formed by applying a slurry mixture of the above active material, a conductive additive and a synthetic resin to form a sheet, and cutting the sheet.
バインダ樹脂は、負極活物質を接合する合成樹脂でよい。バインダ樹脂は、例えばカルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、フッ素系ゴム、ポリビニリデンフルオライド、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びエチレンプロピレン系ゴム等を用いてもよい。 The binder resin may be a synthetic resin that bonds the negative electrode active material. As the binder resin, for example, carboxymethyl cellulose, styrene butadiene rubber, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, fluorine rubber, polyvinylidene fluoride, isoprene rubber, butadiene rubber and ethylene propylene rubber may be used.
導電助剤は、導電性材料からなる粒子であり、負極活物質の間での導電性を向上させるものでよい。導電助剤は、例えば、アセチレンブラックや黒鉛、カーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらは単独でもよいし、複数種が混合されてもよい。なお、導電助剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。 The conductive additive is particles made of a conductive material, and may be one that improves the conductivity between the negative electrode active materials. Examples of the conductive aid include carbon materials such as acetylene black, graphite, and carbon black. These may be used alone or as a mixture of plural kinds. The conductive additive may be a metal material, a conductive polymer, or the like as long as it has conductivity.
正極集電体１４２の材料は、負極集電体１３２の材料と同じであってもよく、異なってもよい。正極活物質層１４３に含まれる正極活物質は、例えば、活性炭、ＰＡＳ（Polyacenic Semiconductor：ポリアセン系有機半導体）等の活物質の少なくともいずれかを含む。正極活物質層１４３は、上記の活物質、導電助剤（例えば、高導電性カーボンブラック）及び合成樹脂（例えば、ＰＴＦＥ等）のスラリー状の混合物を塗布してシート状に形成し、それを裁断したものである。また、正極活物質層１４３の材料は、負極活物質層１３３の材料と同じであってもよく、異なってもよい。 The material of the positive electrode current collector 142 may be the same as or different from the material of the negative electrode current collector 132. The positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer 143 includes at least one of active materials such as activated carbon and PAS (Polyacenic Semiconductor). The positive electrode active material layer 143 is formed into a sheet by applying a slurry mixture of the above active material, a conductive auxiliary agent (for example, high conductive carbon black), and a synthetic resin (for example, PTFE). It was cut. The material of the positive electrode active material layer 143 may be the same as or different from the material of the negative electrode active material layer 133.
セパレータ１５０は、電解質イオンを透過させ、負極１３０と正極１４０とを絶縁するシート材でもよい。セパレータ１５０は、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等でもよい。セパレータ１５０は、ガラス繊維、セルロース繊維、プラスチック繊維等からなる多孔質シートでもよい。 The separator 150 may be a sheet material that transmits electrolyte ions and insulates the negative electrode 130 and the positive electrode 140. The separator 150 may be a woven cloth, a non-woven cloth, a synthetic resin microporous film, or the like. The separator 150 may be a porous sheet made of glass fiber, cellulose fiber, plastic fiber, or the like.
電解液は、任意に選択することが可能である。例えば、電解液において、カチオンとしては、リチウムイオンを少なくとも含み、テトラエチルアンモニウムイオン、トリエチルメチルアンモニウムイオン、５−アゾニアスピロ［４．４］ノナンイオン、エチルメチルイミダゾリウムイオン等を混合させて使用してもよい。アニオンとしてはＢＦ４ −（四フッ化ホウ酸イオン）、ＰＦ６ −（六フッ化リン酸イオン）、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−（ＴＦＳＡイオン）等のアニオンを含み、溶媒としてはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、スルホラン、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、エチルイソプロピルスルホン等を含むものとすることができる。具体的には、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）または、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）のプロピレンカーボネート溶液等でもよい。 The electrolytic solution can be arbitrarily selected. For example, in the electrolytic solution, the cation may contain at least lithium ions, and tetraethylammonium ion, triethylmethylammonium ion, 5-azoniaspiro [4.4] nonane ion, ethylmethylimidazolium ion, or the like may be mixed and used. .. The anion includes anions such as BF 4 − (tetrafluoroborate ion), PF 6 − (hexafluorophosphate ion), (CF 3 SO 2 ) 2 N − (TFSA ion), and the solvent is propylene. Carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, sulfolane, dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, ethyl isopropyl sulfone and the like can be included. Specifically, a propylene carbonate solution of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) or lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) may be used.
保護テープ１６１、１６２の材料は、耐熱性かつ電解液に対して耐性を有するものが適用される。例えば、保護テープ１６１、１６２は、ポリイミド、ポリプロピレン及びポリフェニレンサルファイド等のいずれかを含んでもよい。 As a material for the protective tapes 161, 162, a material having heat resistance and resistance to an electrolytic solution is applied. For example, the protective tapes 161 and 162 may include any of polyimide, polypropylene, polyphenylene sulfide, and the like.
[蓄電素子の作用]
本実施形態に係る蓄電素子１１０Ａの作用を説明する前に、比較例に係る蓄電素子２１０の作用を説明する。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の比較例に係る蓄電素子２１０の作用を示す模式的断面図である。
[Operation of power storage element]
Before describing the operation of the electricity storage device 110A according to the present embodiment, the operation of the electricity storage device 210 according to the comparative example will be described.
FIGS. 6A and 6B are schematic cross-sectional views showing the operation of the electricity storage device 210 according to the first comparative example.
図６（ａ）に示す比較例に係る蓄電素子２１０においては、第２領域ＡＲ２においても、金属箔１８１にリチウム層１８３が設けられている。すなわち、蓄電素子２１０においては、金属箔１８１の全域にリチウム層１８３が配置されている。 In the electricity storage device 210 according to the comparative example shown in FIG. 6A, the lithium layer 183 is provided on the metal foil 181 also in the second region AR2. That is, in the electricity storage device 210, the lithium layer 183 is arranged over the entire area of the metal foil 181.
この蓄電素子２１０にプレドープに、図６（ｂ）に示すように、プレドープを施す。例えば、蓄電素子２１０は、電解液１２５が充填された収容ケース１２０に収容される。そして、リチウム層１８３が電解液１２５と接触すると、リチウムが酸化溶解し、リチウム層１８３からリチウムイオン（Ｌｉ＋）と電子（ｅ−）とが生じる。 As shown in FIG. 6B, the power storage element 210 is pre-doped. For example, the storage element 210 is housed in the housing case 120 filled with the electrolytic solution 125. Then, when the lithium layer 183 contacts the electrolytic solution 125, lithium is oxidized and dissolved, and lithium ions (Li + ) and electrons (e − ) are generated from the lithium layer 183.
ここで、リチウムイオンは、電解液１２５中に拡散し、負極活物質層１３３に含まれる負極活物質にドーピングされる。電子は、負極１３０に流れる。この状態でエージングされることにより、負極１３０（負極活物質層１３３）にリチウムイオンのプレドープがなされる。例えば、図６（ｂ）では、リチウムイオンが捲回構造体１１１内で負極活物質層１３３にドープされた後の状態が模式的にドットで示されている。 Here, the lithium ions diffuse into the electrolytic solution 125 and are doped into the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer 133. The electrons flow to the negative electrode 130. By aging in this state, the negative electrode 130 (negative electrode active material layer 133) is pre-doped with lithium ions. For example, in FIG. 6B, the state after the lithium ions are doped in the negative electrode active material layer 133 in the wound structure 111 is schematically shown by dots.
しかし、蓄電素子２１０においては、第２領域ＡＲ２にリチウム層１８３が設けられている。このため、第２領域ＡＲ２で生じたリチウムイオンが捲回構造体１１１内に進行すると、このリチウムイオンが保護テープ１６１、１６２によって遮られてしまう。これにより、リチウムイオンが負極１３０（負極活物質層１３３）に均一にドープされない可能性がある。例えば、蓄電素子２１０では、負極端子１３１と第２領域ＡＲ２との間に、リチウムイオンの高濃度領域１８３ｈが形成される可能性がある。 However, in the electricity storage device 210, the lithium layer 183 is provided in the second region AR2. Therefore, when the lithium ions generated in the second area AR2 travel into the wound structure 111, the lithium ions are blocked by the protective tapes 161 and 162. As a result, the lithium ions may not be uniformly doped in the negative electrode 130 (negative electrode active material layer 133). For example, in the electricity storage device 210, a high concentration region 183h of lithium ions may be formed between the negative electrode terminal 131 and the second region AR2.
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第２の比較例に係る蓄電素子３１０の作用を示す模式的断面図である。 FIG. 7A and FIG. 7B are schematic cross-sectional views showing the operation of the electricity storage device 310 according to the second comparative example.
図７（ａ）に示す比較例に係る蓄電素子３１０においては、正極端子１４１の外側にリチウム層１８３が配置されていない。但し、蓄電素子３１０においても第２領域ＡＲ２においてリチウム層１８３が設けられている。 In the electricity storage element 310 according to the comparative example shown in FIG. 7A, the lithium layer 183 is not arranged outside the positive electrode terminal 141. However, also in the electricity storage device 310, the lithium layer 183 is provided in the second region AR2.
このため、第２領域ＡＲ２で生じたリチウムイオンが捲回構造体１１１内に進行すると、このリチウムイオンが保護テープ１６１、１６２によって遮られてしまう。これにより、蓄電素子３１０では、負極端子１３１と第２領域ＡＲ２との間に、リチウムイオンの高濃度領域１８３ｈが形成される可能性がある。 Therefore, when the lithium ions generated in the second area AR2 travel into the wound structure 111, the lithium ions are blocked by the protective tapes 161 and 162. As a result, in the electricity storage device 310, a high concentration region 183h of lithium ions may be formed between the negative electrode terminal 131 and the second region AR2.
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本実施形態に係る蓄電素子１１０Ａの作用を示す模式的断面図である。 8A and 8B are schematic cross-sectional views showing the operation of the electricity storage device 110A according to the present embodiment.
これに対し、本実施形態に係る蓄電素子１１０Ａ（図８（ａ））においては、第２領域ＡＲ２において、金属箔１８１にリチウム層１８３が設けられていない。この状態で、負極１３０（負極活物質層１３３）にリチウムイオンのプレドープが施されると、保護テープ１６１または、保護テープ１６２によって遮蔽されるリチウムイオンの量が減少する。 On the other hand, in the electricity storage device 110A (FIG. 8A) according to the present embodiment, the lithium layer 183 is not provided on the metal foil 181 in the second region AR2. When the negative electrode 130 (negative electrode active material layer 133) is pre-doped with lithium ions in this state, the amount of lithium ions shielded by the protective tape 161 or the protective tape 162 decreases.
これにより、蓄電素子１１０Ａにおいては、リチウムイオンが負極１３０（負極活物質層１３３）により均一にドープされる。例えば、図８（ｂ）には、リチウムイオンが捲回構造体１１１内で負極活物質層１３３に均一にドープされた後の状態が模式的にドットで示されている。 Thereby, in the electricity storage device 110A, lithium ions are more uniformly doped into the negative electrode 130 (negative electrode active material layer 133). For example, in FIG. 8B, the state after the lithium ions are uniformly doped in the negative electrode active material layer 133 in the wound structure 111 is schematically shown by dots.
このように、本実施形態に係る蓄電素子１１０Ａを用いれば、電気化学デバイス１００において、負極１３０（負極活物質層１３３）にリチウムイオンがより均一にドープされ、電気化学デバイスの信頼性が向上する。 Thus, by using the electricity storage device 110A according to the present embodiment, in the electrochemical device 100, the negative electrode 130 (negative electrode active material layer 133) is more uniformly doped with lithium ions, and the reliability of the electrochemical device is improved. ..
また、捲回方向Ｄｒにおける第２領域ＡＲ２の幅が捲回方向Ｄｒにおける保護テープ１６１の幅１６１ｗの半分より小さい場合には、以下の現象が起き易くなる。例えば、この場合、負極端子１３１の外側に位置するリチウムの量が増加し、プレドープの際、保護テープ１６１によって遮られるリチウムイオンの量が増加する。これにより、負極端子１３１の外側にリチウムイオンの高濃度領域１８３ｈが形成され易くなる。つまり、捲回方向Ｄｒにおける第２領域ＡＲ２の幅は、捲回方向Ｄｒにおける保護テープ１６１の幅１６１ｗの半分以上であることが好ましい。 When the width of the second region AR2 in the winding direction Dr is smaller than half the width 161w of the protective tape 161 in the winding direction Dr, the following phenomenon is likely to occur. For example, in this case, the amount of lithium located outside the negative electrode terminal 131 increases, and the amount of lithium ions blocked by the protective tape 161 during pre-doping increases. This facilitates formation of the lithium ion high concentration region 183h outside the negative electrode terminal 131. That is, the width of the second region AR2 in the winding direction Dr is preferably half or more of the width 161w of the protective tape 161 in the winding direction Dr.
同様な現象は、保護テープ１６２の場合でも起こり得る。つまり、捲回方向Ｄｒにおける第２領域ＡＲ２の幅は、捲回方向Ｄｒにおける保護テープ１６２の幅１６２ｗの半分以上であることが好ましい。 A similar phenomenon can occur with the protective tape 162. That is, the width of the second region AR2 in the winding direction Dr is preferably half or more of the width 162w of the protective tape 162 in the winding direction Dr.
[蓄電素子の変形例]
図９は、本実施形態に係る蓄電素子１１０Ｂの模式的断面図である。
図９では、蓄電素子１１０Ｂが簡略化して示され、その一部が省略されている。
蓄電素子１１０Ｂにおいては、リチウム層１８３が金属箔１８１の第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２に設けられている。但し、第２領域ＡＲ２に設けられたリチウム層１８３の厚さは、第１領域ＡＲ１に設けられたリチウム層１８３の厚さよりも薄い。蓄電素子１１０Ｂにおいても、保護テープ１６１、１６２は、第２領域ＡＲ２と捲回中心軸Ｃ１との間に位置している。
[Modification of power storage element]
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the electricity storage device 110B according to this embodiment.
In FIG. 9, power storage element 110B is shown in a simplified manner, and a part of it is omitted.
In power storage element 110B, lithium layer 183 is provided in first region AR1 and second region AR2 of metal foil 181. However, the thickness of the lithium layer 183 provided in the second region AR2 is smaller than the thickness of the lithium layer 183 provided in the first region AR1. Also in power storage element 110B, protective tapes 161 and 162 are located between second region AR2 and winding center axis C1.
このような構造であっても、第２領域ＡＲ２においては、リチウムの量が少なくなっている。これにより、負極１３０（負極活物質層１３３）にリチウムイオンのプレドープが施されると、保護テープ１６１、１６２によって遮られるリチウムイオンの量が低減する。これにより、蓄電素子１１０Ｂにおいても、リチウムイオンが負極１３０（負極活物質層１３３）により均一にドープされる。 Even with such a structure, the amount of lithium is small in the second region AR2. Accordingly, when the negative electrode 130 (negative electrode active material layer 133) is pre-doped with lithium ions, the amount of lithium ions blocked by the protective tapes 161 and 162 is reduced. Thereby, also in the storage element 110B, lithium ions are uniformly doped by the negative electrode 130 (negative electrode active material layer 133).
［蓄電素子の形成］
正極は、一例として、以下の手順で形成される。
例えば、活性炭、導電助剤及びバインダ樹脂が増粘剤を含む水の中で混練され、この混練されたものが正極ペーストとして用いられる。エッチングによって気体透過性を持たせたアルミニウム箔（厚さ３０μｍ）の両面に、正極ペーストが塗布される。アルミニウム箔は、正極集電体である。この後、正極ペーストが乾燥され、アルミニウム箔の両面に正極活物質層（厚さ８０μｍ）が形成される。正極の厚さは、１９０μｍである。
[Formation of power storage element]
The positive electrode is formed by the following procedure as an example.
For example, activated carbon, a conductive additive and a binder resin are kneaded in water containing a thickener, and the kneaded product is used as a positive electrode paste. The positive electrode paste is applied to both surfaces of an aluminum foil (thickness 30 μm) that has gas permeability by etching. The aluminum foil is a positive electrode current collector. Then, the positive electrode paste is dried to form a positive electrode active material layer (thickness: 80 μm) on both surfaces of the aluminum foil. The thickness of the positive electrode is 190 μm.
負極は、一例として、以下の手順で形成される。
例えば、難黒鉛化性炭素、導電助剤及びバインダ樹脂が増粘剤を含む水の中で混練され、この混練されたものが負極ペーストとして用いられる。エッチングによって複数の貫通孔（径１００μｍ）が形成された銅箔（厚さ１５μｍ）の両面に、負極ペーストが塗布される。銅箔は、負極集電体である。この後、負極ペーストが乾燥され、銅箔の両面に負極活物質層（厚さ４０μｍ）が形成される。複数の貫通孔による銅箔の開口面積は、３０％である。負極の厚さは、９５μｍである。
The negative electrode is formed by the following procedure as an example.
For example, non-graphitizable carbon, a conductive additive and a binder resin are kneaded in water containing a thickener, and the kneaded product is used as a negative electrode paste. The negative electrode paste is applied to both surfaces of a copper foil (thickness 15 μm) having a plurality of through holes (diameter 100 μm) formed by etching. The copper foil is a negative electrode current collector. Then, the negative electrode paste is dried to form a negative electrode active material layer (thickness 40 μm) on both surfaces of the copper foil. The opening area of the copper foil formed by the plurality of through holes is 30%. The thickness of the negative electrode is 95 μm.
正極は、幅が２４ｍｍになるように帯状に加工される。正極端子は、正極端子が接続される部分の正極活物質層が剥離されて、針かしめによってアルミニウム箔に接合される。負極は、幅が２７ｍｍになるように帯状に加工された。負極端子は、負極端子が接続される部分の負極活物質層が剥離されて、針かしめによって銅箔に接合される。負極の表裏において、負極端子及び負極端子付近の負極活物質層は、ポリイミド製の保護テープで被覆される。 The positive electrode is processed into a strip shape so that the width is 24 mm. The positive electrode terminal is peeled off from the positive electrode active material layer in the portion to which the positive electrode terminal is connected, and is joined to the aluminum foil by caulking. The negative electrode was processed into a strip shape with a width of 27 mm. The negative electrode terminal is joined to the copper foil by needle crimping by peeling off the negative electrode active material layer in the portion to which the negative electrode terminal is connected. On the front and back of the negative electrode, the negative electrode terminal and the negative electrode active material layer near the negative electrode terminal are covered with a protective tape made of polyimide.
正極及び負極は、セルロース製のセパレータ（密度０．４５ｇ／ｃｍ３、厚さ３５μｍ、幅３０ｍｍ）とともに捲回される。これにより、負極端子及び正極端子が付設された捲回構造体が形成される。捲回構造体は、１６０℃で減圧雰囲気で１２時間、乾燥される。 The positive electrode and the negative electrode are wound together with a cellulose separator (density 0.45 g / cm 3 , thickness 35 μm, width 30 mm). Thereby, the wound structure having the negative electrode terminal and the positive electrode terminal is formed. The wound structure is dried at 160 ° C. in a reduced pressure atmosphere for 12 hours.
乾燥後、捲回構造体は、捲回が解される。さらに、リチウム層が貼り付けられたリチウム極（長さ３３ｍｍ）別の銅箔が負極の銅箔に接合される。そして、正極、負極、セパレータ、正極端子、負極端子及びリチウム極が再度捲回される。 After drying, the wound structure is unwound. Further, another copper foil having a lithium layer (33 mm in length) to which the lithium layer is attached is joined to the copper foil of the negative electrode. Then, the positive electrode, the negative electrode, the separator, the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, and the lithium electrode are wound again.
このような手順で蓄電素子が形成される。蓄電素子としては、リチウム層が負極端子の外側に配置されない蓄電素子Ａと、負極端子の外側においてリチウム層の厚さが薄くなっている蓄電素子Ｂが準備される。蓄電素子Ａは、上記の蓄電素子１１０Ａに対応している。蓄電素子Ｂは、上記の蓄電素子１１０Ｂに対応している。リチウム層の量は、負極に５ｍＶが印加され５０時間保持された後、０．２ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で１．５Ｖになるまで放電されたときの容量を１００％としたとき、設計上で８５％となる量とされる。 The power storage element is formed by such a procedure. As the power storage elements, a power storage element A in which a lithium layer is not arranged outside the negative electrode terminal and a power storage element B in which the thickness of the lithium layer is thin outside the negative electrode terminal are prepared. Electric storage element A corresponds to electric storage element 110A described above. Power storage element B corresponds to power storage element 110B described above. The amount of the lithium layer is designed by 5 mV applied to the negative electrode and held for 50 hours, and then the capacity when discharged at a current density of 0.2 mA / cm 2 to 1.5 V is 100%. The amount is 85%.
蓄電素子Ａ、Ｂは、電解液（ＬｉＰＦ６（１．０ｍｏｌ／Ｌ）／炭酸プロピレン溶媒)に浸漬され、５分間減圧維持される。蓄電素子Ａ、Ｂは、アルミニウムケース（φ１２．５ｍｍ、長さ３５ｍｍ）に挿入されて、封口蓋で封止される。蓄電素子Ａ、Ｂは、４０℃で２０日間、保管される。蓄電素子Ａ、Ｂの静電容量は、充放電試験機を用い、５００ｍＡで、充電電圧が３．８Ｖになるまで充電し、充電電圧が３．８Ｖで３０分間保持され、５０ｍＡで２．２Ｖとなるまで放電させたときの放電曲線から測定される。例えば、静電容量は、放電曲線の３．８Ｖから２．２Ｖまでの傾きから算出される。蓄電素子Ａ，Ｂは、静電容量が４０Ｆ以上のリチウムイオンキャパシタである。 Power storage elements A and B are immersed in an electrolytic solution (LiPF 6 (1.0 mol / L) / propylene carbonate solvent) and maintained under reduced pressure for 5 minutes. Power storage elements A and B are inserted into an aluminum case (φ12.5 mm, length 35 mm) and sealed with a sealing lid. The storage elements A and B are stored at 40 ° C. for 20 days. The capacitance of the storage elements A and B is 500 mA using a charge / discharge tester, and is charged until the charging voltage becomes 3.8 V, and the charging voltage is maintained at 3.8 V for 30 minutes, and 50 mA is 2.2 V. It is measured from the discharge curve when discharged until. For example, the capacitance is calculated from the slope of the discharge curve from 3.8V to 2.2V. The electric storage elements A and B are lithium ion capacitors having a capacitance of 40 F or more.
［蓄電素子のリチウムイオンのドープ量の分布評価］
蓄電素子Ａ、Ｂにおけるリチウムイオンのドープ率は、以下のように求められる。
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、ドープ量の分布を評価する試料の形成手順を説明する模式図である。
[Evaluation of distribution of lithium ion doping amount of power storage element]
The lithium ion doping rate in the storage elements A and B is obtained as follows.
FIG. 10A to FIG. 10C are schematic views illustrating the procedure of forming a sample for evaluating the distribution of the doping amount.
図１０（ａ）に示すように、ニッケル板４１０Ａ（厚さ０．２ｍｍ）に、ニッケル帯４１１Ａ（厚さ０．１ｍｍ、幅３ｍｍ）が接合されて、集電体４４０が形成される。この集電体４４０と同じ形状の集電体４３０がさらに形成される。集電体４３０は、ニッケル板４１０Ｂとニッケル帯４１１Ｂとを有する。 As shown in FIG. 10A, a nickel strip 411A (thickness: 0.1 mm, width: 3 mm) is joined to a nickel plate 410A (thickness: 0.2 mm) to form a current collector 440. A current collector 430 having the same shape as the current collector 440 is further formed. The current collector 430 has a nickel plate 410B and a nickel band 411B.
集電体４４０のニッケル板４１０Ａには、ほぼその全域にリチウム箔４１２が形成される。一方、集電体４３０のニッケル板４１０Ｂには、蓄電素子Ａ、Ｂいずれかの負極を切り出した負極の一部１３０ｐが設けられる。負極の一部１３０ｐは、例えば、１ｃｍ角の負極片である。 On the nickel plate 410A of the current collector 440, a lithium foil 412 is formed almost all over the area. On the other hand, the nickel plate 410B of the current collector 430 is provided with a part 130p of the negative electrode obtained by cutting out the negative electrode of one of the storage elements A and B. The part 130p of the negative electrode is, for example, a 1 cm square negative electrode piece.
次に、セパレータ４１３を介してニッケル板４１０Ｂがニッケル板４１０Ａに対向される。この状態が図１０（ｂ）に示されている。ここで、セパレータ４１３は、ニッケル板４１０Ａ、４１０Ｂより大きくなるように加工されている。セパレータ４１３は、蓄電素子と同じ乾燥条件（１６０℃、１２時間）で乾燥されている。 Next, the nickel plate 410B is opposed to the nickel plate 410A via the separator 413. This state is shown in FIG. Here, the separator 413 is processed to be larger than the nickel plates 410A and 410B. The separator 413 is dried under the same drying conditions (160 ° C., 12 hours) as the storage element.
次に、ニッケル板４１０Ａ、４１０Ｂがラミネートフィルム４１４で封止される。この状態が図１０（ｃ）に示されている。ニッケル帯４１１Ａ、４１１Ｂは、ラミネートフィルム４１４から突出している。ニッケル帯４１１Ａ、４１１Ｂは、評価用の電極端子として利用される。ラミネートフィルム４１４内には、電解液が注入されている。 Next, the nickel plates 410A and 410B are sealed with the laminate film 414. This state is shown in FIG. The nickel strips 411A and 411B project from the laminate film 414. The nickel strips 411A and 411B are used as electrode terminals for evaluation. An electrolytic solution is injected into the laminate film 414.
リチウムイオンのドープ率が測定される試料としては、試料Ａ、試料Ａ'、試料Ｂ及び試料Ｂが準備される。例えば、
試料Ａ：蓄電素子Ａ（蓄電素子１１０Ａ）の負極端子の外側に位置する負極から、その一部を採取して、この一部をニッケル板４１０Ｂに貼り付けた試料、
試料Ａ'：蓄電素子Ａ（蓄電素子１１０Ａ）の負極端子の内側に位置する負極から、その一部を採取して、この一部をニッケル板４１０Ｂに貼り付けた試料、
試料Ｂ：蓄電素子Ｂ（蓄電素子１１０Ｂ）の負極端子の外側に位置する負極から、その一部を採取して、この一部をニッケル板４１０Ｂに貼り付けた試料、
試料Ｂ'：蓄電素子Ｂ（蓄電素子１１０Ｂ）の負極端子の内側に位置する負極から、その一部を採取して、この一部をニッケル板４１０Ｂに貼り付けた試料
である。
Samples A, A ′, B, and B are prepared as samples for measuring the lithium ion doping rate. For example,
Sample A: A sample in which a part of the negative electrode located outside the negative electrode terminal of the electricity storage device A (electricity storage device 110A) was sampled and a portion thereof was attached to the nickel plate 410B.
Sample A ′: A sample obtained by collecting a part of the negative electrode located inside the negative electrode terminal of the storage element A (storage element 110A) and attaching the part to the nickel plate 410B.
Sample B: A sample obtained by collecting a part of the negative electrode located outside the negative electrode terminal of the storage element B (storage element 110B) and attaching the part to the nickel plate 410B.
Sample B ′: A sample in which a part of the negative electrode located inside the negative electrode terminal of the electricity storage device B (electricity storage device 110B) was sampled and a part thereof was attached to the nickel plate 410B.
さらに、比較例の試料としては、試料Ｃ、試料Ｃ'、試料Ｄ及び試料Ｄ'が準備される。例えば、
試料Ｃ：蓄電素子２１０の負極端子の外側に位置する負極から、その一部を採取して、この一部をニッケル板４１０Ｂに貼り付けた試料、
試料Ｃ'：蓄電素子２１０の負極端子の内側に位置する負極から、その一部を採取して、この一部をニッケル板４１０Ｂに貼り付けた試料、
試料Ｄ：蓄電素子３１０の負極端子の外側に位置する負極から、その一部を採取して、この一部をニッケル板４１０Ｂに貼り付けた試料、
試料Ｄ'：蓄電素子３１０の負極端子の内側に位置する負極から、その一部を採取して、この一部をニッケル板４１０Ｂに貼り付けた試料
である。
上記の各試料での負極端子の外側の位置とは、例えば、図５で示される負極端子と第２領域ＡＲ２との間の位置である。また、上記の各試料での負極端子の内側の位置とは、例えば、図５で示される負極端子と捲回中心軸Ｃ１との間の位置である。
Further, as the samples of the comparative examples, sample C, sample C ′, sample D and sample D ′ are prepared. For example,
Sample C: A sample obtained by collecting a part of the negative electrode located outside the negative electrode terminal of the electricity storage device 210 and attaching the part to the nickel plate 410B.
Sample C ′: A sample obtained by collecting a part of the negative electrode located inside the negative electrode terminal of the electricity storage device 210 and attaching the part to the nickel plate 410B.
Sample D: A sample obtained by collecting a part of the negative electrode located outside the negative electrode terminal of the electricity storage element 310 and attaching the part to the nickel plate 410B.
Sample D ′: A sample obtained by collecting a part of the negative electrode located inside the negative electrode terminal of the electricity storage device 310 and attaching the part to the nickel plate 410B.
The position outside the negative electrode terminal in each of the above-mentioned samples is, for example, the position between the negative electrode terminal and the second region AR2 shown in FIG. The position inside the negative electrode terminal in each of the above-mentioned samples is, for example, the position between the negative electrode terminal and the winding center axis C1 shown in FIG.
各試料については、負極の面積、負極のドープ量がそれぞれ異なる。このため、各試料については、その負極の一部を配置したニッケル板４１０Ｂを正に、リチウム箔４１２を配置したニッケル板４１０Ａを負にして、（Ａ）０．２ｍＡの電流で１．５Ｖになるまで放電が行われる。（Ｂ）次に、各試料については、５ｍＶになるまで０．２ｍＡで充電が行われる。（Ｃ）次に、各試料については、５ｍＶで５０時間保持される。（Ｄ）そして、０．２ｍＡで１．５Ｖになるまで再び放電が行われ、（Ｄ）で求めた容量に対する（Ａ）で求めた容量の割合から、ドープ率が測定される。 The area of the negative electrode and the doping amount of the negative electrode are different for each sample. Therefore, for each sample, the nickel plate 410B on which a part of the negative electrode is placed is positive and the nickel plate 410A on which the lithium foil 412 is placed is negative, and (A) the current is 0.2 mA to 1.5 V. It is discharged until it becomes. (B) Next, each sample is charged at 0.2 mA until it reaches 5 mV. (C) Next, each sample is held at 5 mV for 50 hours. (D) Then, discharging is performed again at 0.2 mA to 1.5 V, and the doping rate is measured from the ratio of the capacity obtained in (A) to the capacity obtained in (D).
図１１（ａ）は、蓄電素子のリチウムイオンのドープ率（％）を表すグラフ図である。
図１１（ｂ）は、高温負荷が印加された後の蓄電素子の直流抵抗（Ω）及び静電容量（Ｆ）を表すグラフ図である。
FIG. 11A is a graph showing the lithium ion doping rate (%) of the electricity storage device.
FIG. 11B is a graph showing the DC resistance (Ω) and the electrostatic capacity (F) of the storage element after the high temperature load is applied.
図１１（ａ）に示すように、比較例の蓄電素子２１０においては、負極端子の外側と内側におけるリチウムイオンのドープ率の差が１０％を超えている（例えば、１６（％））。また、比較例の蓄電素子３１０においても、負極端子の外側と内側におけるリチウムイオンのドープ率の差が１０％を超えている（例えば、１３（％））。上述したように、蓄電素子３１０においては、正極端子の外側にリチウム層が形成されていない。しかし、このような構成でも、リチウムイオンのドープ率の差は、１０％を超えることが分かった。 As shown in FIG. 11A, in the electricity storage device 210 of the comparative example, the difference between the doping rates of lithium ions outside and inside the negative electrode terminal exceeds 10% (for example, 16 (%)). Also in the electricity storage device 310 of the comparative example, the difference in the doping rate of lithium ions between the outside and the inside of the negative electrode terminal exceeds 10% (for example, 13 (%)). As described above, in the electricity storage device 310, the lithium layer is not formed outside the positive electrode terminal. However, it was found that even with such a configuration, the difference in the doping rate of lithium ions exceeds 10%.
これに対し、本実施形態に係る蓄電素子１１０Ａにおいては、負極端子の外側と内側におけるリチウムイオンのドープ率の差が１０（％）以下（例えば、７（％））になっている。さらに、蓄電素子１１０Ｂにおいても、負極端子の外側と内側におけるリチウムイオンのドープ率の差が１０（％）以下（例えば、５（％））になっている。このように、リチウムイオンのプレドープの際には、負極端子の外側にリチウム源を配置しないか、リチウム源の厚さを薄くすることで、負極端子の外側と内側におけるリチウムイオンのドープ率がより均一になることが分かった。 On the other hand, in the electricity storage device 110A according to this embodiment, the difference in the doping rate of lithium ions between the outside and the inside of the negative electrode terminal is 10 (%) or less (for example, 7 (%)). Furthermore, also in the electricity storage device 110B, the difference in the doping rate of lithium ions between the outside and the inside of the negative electrode terminal is 10 (%) or less (for example, 5 (%)). Thus, during pre-doping of lithium ions, by not disposing a lithium source outside the negative electrode terminal or by reducing the thickness of the lithium source, the doping rate of lithium ions outside and inside the negative electrode terminal can be improved. It turned out to be uniform.
また、図１１（ｂ）に示すように、静電容量については、比較例及び本実施形態で明確な差異はなかったものの、負極端子の外側と内側とでドープ率の差が大きい比較例では、直流抵抗が増加することが分かった。これに対し、負極端子の外側と内側とでドープ率の差が小さい本実施形態では、直流抵抗が低くなることが分かった。 In addition, as shown in FIG. 11B, regarding the capacitance, there was no clear difference between the comparative example and the present embodiment, but in the comparative example in which the difference in the doping rate between the outside and the inside of the negative electrode terminal was large. It was found that the DC resistance increased. On the other hand, it was found that the DC resistance was low in the present embodiment in which the difference in doping rate between the outside and the inside of the negative electrode terminal was small.
このように、蓄電素子におけるリチウムイオンのドープ率をより均一にすることで、信頼性が高い蓄電素子が得られる。また、実施例では、負極端子が保護テープで被覆され、負極端子の内側と外側におけるドープ率を均一にする構成が例示されたが、この場所以外においても、ドープ率を均一にすることにより高品質な蓄電素子が得られることが明らかである。 As described above, by making the lithium ion doping rate in the power storage element more uniform, a highly reliable power storage element can be obtained. Further, in the embodiment, the negative electrode terminal is covered with the protective tape, and the constitution in which the doping rate on the inside and the outside of the negative electrode terminal is made uniform is illustrated. It is clear that a quality storage element can be obtained.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made.
１００…電気化学デバイス
１１０Ａ、１１０Ｂ、２１０、３１０…蓄電素子
１１１…捲回構造体
１１２…捲回芯
１２０…収容ケース
１３０…負極
１３０ｐ…一部
１３１…負極端子
１３２ａ、１３２ｂ…主面
１３２…負極集電体
１３３…負極活物質層
１４０…正極
１４１…正極端子
１４２…正極集電体
１４２ａ、１４２ｂ…主面
１４３…正極活物質層
１５０、１５０ａ、１５０ｂ…セパレータ
１６１…保護テープ
１６１ｗ…幅
１６２…保護テープ
１６２ｗ…幅
１８０…リチウム極
１８１…金属箔
１８１ａ、１８１ｂ…主面
１８３…リチウム層
４１０Ａ、４１０Ｂ…ニッケル板
４１１Ａ、４１１Ｂ…ニッケル帯
４１２…リチウム箔
４１３…セパレータ
４１４…ラミネートフィルム
４３０、４４０…集電体
Ｃ１…捲回中心軸
ＡＲ１…第１領域
ＡＲ２…第２領域
ＡＲ２ｃ…中心
100 ... Electrochemical device 110A, 110B, 210, 310 ... Electric storage element 111 ... Winding structure 112 ... Winding core 120 ... Storage case 130 ... Negative electrode 130p ... Part 131 ... Negative electrode terminal 132a, 132b ... Main surface 132 ... Negative electrode Current collector 133 ... Negative electrode active material layer 140 ... Positive electrode 141 ... Positive electrode terminal 142 ... Positive electrode collector 142a, 142b ... Main surface 143 ... Positive electrode active material layer 150, 150a, 150b ... Separator 161 ... Protective tape 161w ... Width 162 ... Protective tape 162w ... Width 180 ... Lithium electrode 181 ... Metal foil 181a, 181b ... Main surface 183 ... Lithium layer 410A, 410B ... Nickel plate 411A, 411B ... Nickel strip 412 ... Lithium foil 413 ... Separator 414 ... Laminated film 430, 440 ... Current collector C1 ... Winding central axis AR1 ... First area AR2 ... Second area AR2c ... Center
Claims (5)
前記負極集電体に電気的に接続され、前記捲回構造体の捲回中心軸に沿って前記捲回構造体内を延伸し、前記捲回構造体から突出する負極端子と、
前記正極集電体に電気的に接続され、前記捲回中心軸に沿って前記捲回構造体内を延伸し、前記捲回構造体から突出する正極端子と、
前記負極端子及び前記負極活物質層を被覆する第１保護テープと、
前記負極端子及び前記正極端子の外側に配置され、前記負極集電体に電気的に接続された金属箔と、前記金属箔に選択的に設けられたリチウム層と、を有するリチウム極と
を具備し、
前記金属箔は、前記リチウム層が設けられた第１領域と、前記リチウム層が設けられていない第２領域とを有し、
前記第２領域と前記捲回中心軸との間に前記第１保護テープが位置している
蓄電素子。 A negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer provided on the main surface of the negative electrode current collector; a positive electrode current collector; and a positive electrode active material layer provided on the main surface of the positive electrode current collector. A positive electrode having, and a separator that insulates the negative electrode and the positive electrode, the negative electrode, the positive electrode and the separator are laminated and wound, the negative electrode and the positive electrode are separated by the separator A structure,
A negative electrode terminal that is electrically connected to the negative electrode current collector, extends in the winding structure along the winding center axis of the winding structure, and projects from the winding structure.
A positive electrode terminal electrically connected to the positive electrode current collector, extending in the winding structure along the winding center axis, and protruding from the winding structure.
A first protective tape covering the negative electrode terminal and the negative electrode active material layer;
A lithium electrode having a metal foil arranged outside the negative electrode terminal and the positive electrode terminal and electrically connected to the negative electrode current collector; and a lithium layer selectively provided on the metal foil. Then
The metal foil has a first region in which the lithium layer is provided and a second region in which the lithium layer is not provided,
The electricity storage device, wherein the first protective tape is located between the second region and the winding center axis.
前記負極集電体に電気的に接続され、前記捲回構造体の捲回中心軸に沿って前記捲回構造体内を延伸し、前記捲回構造体から突出する負極端子と、
前記正極集電体に電気的に接続され、前記捲回中心軸に沿って前記捲回構造体内を延伸し、前記捲回構造体から突出する正極端子と、
前記負極端子及び前記負極活物質層を被覆する第１保護テープと、
前記負極端子及び前記正極端子の外側に配置され、前記負極集電体に電気的に接続された金属箔と、前記金属箔に設けられたリチウム層と、を有するリチウム極と
を具備し、
前記金属箔は、前記リチウム層が設けられた第１領域及び第２領域を有し、前記第２領域に設けられた前記リチウム層の厚さは、前記第１領域に設けられた前記リチウム層の厚さよりも薄く、
前記第２領域と前記捲回中心軸との間に前記第１保護テープが位置している
蓄電素子。 A negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer provided on the main surface of the negative electrode current collector; a positive electrode current collector; and a positive electrode active material layer provided on the main surface of the positive electrode current collector. A positive electrode having, and a separator that insulates the negative electrode and the positive electrode, the negative electrode, the positive electrode and the separator are laminated and wound, the negative electrode and the positive electrode are separated by the separator A structure,
A negative electrode terminal that is electrically connected to the negative electrode current collector, extends in the winding structure along the winding center axis of the winding structure, and projects from the winding structure.
A positive electrode terminal electrically connected to the positive electrode current collector, extending in the winding structure along the winding center axis, and protruding from the winding structure.
A first protective tape covering the negative electrode terminal and the negative electrode active material layer;
A lithium electrode having a metal foil disposed outside the negative electrode terminal and the positive electrode terminal and electrically connected to the negative electrode current collector; and a lithium layer provided on the metal foil.
The metal foil has a first region and a second region provided with the lithium layer, and the thickness of the lithium layer provided in the second region is the lithium layer provided in the first region. Thinner than the thickness of
The electricity storage device, wherein the first protective tape is located between the second region and the winding center axis.
前記捲回構造体の捲回方向において、前記第２領域の幅は、前記第１保護テープの幅の半分以上である
蓄電素子。 The electric storage device according to claim 1 or 2, wherein
In the winding direction of the wound structure, the width of the second region is at least half the width of the first protective tape.
前記負極端子と前記負極集電体とを介して前記第１保護テープに対向する第２保護テープをさらに具備し、
前記第１保護テープは、前記第２保護テープと前記捲回中心軸との間に位置している
蓄電素子。 The electric storage element according to any one of claims 1 to 3,
Further comprising a second protective tape facing the first protective tape through the negative electrode terminal and the negative electrode current collector,
The first protection tape is located between the second protection tape and the winding center axis.
前記捲回方向において、前記第２領域の幅は、前記第２保護テープの幅の半分以上である
蓄電素子。 The electric storage device according to claim 4, wherein
In the winding direction, the width of the second region is at least half the width of the second protective tape.
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